MITは、超小型衛星に「デュアルモード」推進を提供できる新しい超小型推進装置を開発した。目標は、CubeSat などの小型衛星が迅速に操縦し、長距離かつ効率的に飛行できるようにすることです。この技術は、化学推進と電気推進を同じ燃料システムに統合するものであり、小型宇宙船のミッション能力を大幅に拡大することが期待されると考えられています。
MIT エンジニアリング チームは最近、小型衛星用のハイブリッド推進システムをテストしました。このシステムは、化学ロケットの高推力と電気スラスターの高効率を組み合わせたもので、2 つの推進方法は同じ燃料を共有します。研究者らは、この設計により、地球低軌道ミッションしか実行できない安価なポータブル宇宙船が、さらなる深宇宙探査ミッションに参加でき、さらには火星への飛行も可能になると期待されていると述べた。
超小型衛星は長い間打ち上げ費用が安く、配備が容易でしたが、推進システムの観点からはサイズと燃料スペースが限られていました。急速な軌道変更と微妙な姿勢調整を同時に満たす必要がある場合、従来のソリューションでは多くの場合、2 つの独立した推進システムと 2 種類の燃料が必要ですが、小型プラットフォームではこれを達成するのが困難です。
記事によると、化学スラスターは短時間で強力な推力を出力でき、急速な軌道変更に適しているという。一方、電気スラスタ、特に EFI スラスタは、推力は小さいですが燃料利用率が非常に高く、特に星間または惑星間航行など、長期にわたるゆっくりとした加速に適しています。両者には本来それぞれの利点があるが、小型衛星では両立が困難であった。
この進歩の鍵は、アメリカ空軍が以前に開発したASCENTと呼ばれる推進剤にあります。 「Advanced SpaceCraft Energetic Non-Toxic propellant」と呼ばれるこの緑色推進剤は、もともと毒性の高いヒドラジン燃料に代わる化学推進燃料として開発されたが、後に研究チームはそれが本質的にイオン液体でもあることを発見した。イオン液体は真空環境でも液体のままであるため、電子ジェット スラスターでの使用に最適です。
パウロ・ロザーノ教授率いるMITエアロアストロ研究所のチームは、この機能に関する研究を進めており、CubeSatに接続された小型タンクにASCENTを搭載して実験を行っている。研究者らは、宇宙の無重力環境をシミュレートするために超小型衛星を磁気浮上プラットフォーム上に配置し、その後、異なる電圧でスラスターを遠隔点火して動作性能を観察した。
テスト結果では、ASCENT の推進性能は安定しており、推力対重量比は 40 ～ 65 マイクロニュートン/ワット、比推力は 600 秒、全体効率は約 15% であることが示されています。スラスターは、測定可能な性能低下なしに最大 167 時間連続運転することもできます。
論文の筆頭著者であるアメリア・ブルーノ氏は、チームが一般的に使用している電気噴射推進剤と比較して、ASCENTの推力性能は同等であると述べた。スラスターがこの燃料と互換性があることが確認されたので、将来的には設計をさらに最適化することができます。研究チームは、このソリューションの最大の意義は、小型衛星が真に「推進剤タンクを共有し、異なる推進挙動をサポートする」ことが初めて可能になったことだと考えている。
次に、MIT は NASA と協力してグリーン推進デュアル モード ミッションを推進します。これは、1 つの化学スラスターと 4 つの EFI スラスターを搭載し、すべてが 1 つの ASCENT タンクを共有する CubeSat で、今年後半に打ち上げられる予定です。ロザーノ氏によると、これは衛星で共有推進剤タンクを使用する初めての試みとなるという。
ミッションの検証が成功すれば、この技術の応用シナリオは非常に広範囲となり、衛星群のより効率的な配備、ハリケーンのリアルタイム追跡、長距離の深宇宙探査の実行に至るまで、すべてが想定されています。ロザーノ氏はまた、将来的にはキューブサットを火星や小惑星帯に送ることも可能で、最初は電子スラスターを使って低速で航行し、次に化学スラスターを使って位置を素早く調整し、目標地域の詳細を観察できるようになるとも述べた。